钻井化学部分总结及复习

钻井化学部分复习题第一部分填空题1、粘土矿物的基本构造单元是和。2、钻井液的主要功能有、、、等。3、常见粘土矿物有、、。Si-O四面体Al-O八面体携带和悬浮岩屑稳定和平衡地层压力冷却和润滑钻头钻具传递水动力高岭石蒙脱石伊利石5、粘土表面电荷的来源有、、。6、油包水钻井的主要组成有、、、、等。7、胶体的稳定性取决于质点间吸引与排斥作用的相对大小，当质点间的斥力引力时，质点就稳定；当斥力引力时，质点就聚结。晶格取代粘土表面-OH的解离吸附油水有机土乳化剂润湿剂大于小于8、钻井液类型有、、等。9、粘土矿物1：1型基本结构层由一个Si-O四面体晶片和一个AL-O八面体晶片组成。水基钻井液油基钻井液气体流体10、钻井液流变模式有、、等。11、要控制渗入地层的滤液量，就必须控制滤失量要控制泥饼厚度，就必须控制滤失量。宾汉模式幂律模式卡森模式动静12、蒙脱石的层间引力主要是，其水化分散性；高岭石的层间引力主要是，其水化分散性。13、亲油的表面活性剂做乳化剂，易形成型乳状液；亲水表面活性剂做乳化剂，易形成型乳状液。分子间力强氢键弱W/OO/W14、一般来说，钻井液处于层流状态时，对携岩效果较好；动塑比τ0/ηp越大或流性指数n越小，越有利于提高携岩效率，一般要求τ0（Pa）/ηp（mPa.s）的比值0.36-0.48。15、钻井过程可能遇到的复杂情况有井壁不稳定、漏失、卡钻和井喷。16、一般而言，浅层泥页岩吸水后引起井径缩小，深层硬脆性泥页岩易产生剥落掉块，导致井径扩大。1、晶格取代第二部分名词解释粘土矿物中硅氧四面体中的硅和铝氧八面体中的铝分别被低价的离子取代，而使粘土矿物表面带负电的现象。2、阳离子交换容量在pH=7时，每100克粘土矿物所能交换的阳离子的毫摩尔数。3、造浆率1吨干粘土所能配制粘度为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。4、动力稳定性在重力作用下，分散相粒子是否容易下沉的性质5、塑性粘度钻井液在层流下达到动平衡时，固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小钻井液在层流状态下达到动平衡（结构破坏速度等于恢复速度）时的切力，反映网架结构的强弱。6、动切力7、剪切速率层流流体在垂直于流动方向上单位距离内流速的变化量。8、表观粘度钻井液剪切应力τ与对应剪切速率γ之比。9、流变模式描述τ与γ关系的数学关系式。11、滤失量钻井液在一定温度、一定压差、一定时间之内通过一定面积的介质的液体的量。10、滤失在压力差作用下，钻井液中的自由流体向井壁裂隙或孔隙渗透，钻井液中的固相颗粒粘附着在井壁上形成泥饼的过程。12、造壁性钻井液中的自由流体向井壁裂隙或孔隙渗透的同时，钻井液中的固相颗粒粘附着在井壁上形成泥饼的性质。13、剪切稀释特性表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。14、压差卡钻在钻井液压力与地层孔隙压力之差的作用下，静止钻具紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。15、井漏在钻井、固井、测试等过程中，工作液在压差作用下大量漏入地层的现象。第三部分简答题1、简述粘土扩散双电层粘土颗粒因晶格取代等原因而带负电，吸附阳离子以维持电中性。在水中阳离子以扩散状态存在，粘土颗粒表面与分散介质之间形成扩散双电层，存在电动电位。2、什么选择蒙脱土作钻井液配浆土？（1）蒙脱土为2：1型粘土矿物，晶层之间以分子间力联结，引力较弱，水易进入晶层导致粘土水化膨胀和分散；（2）蒙脱土晶格取代强，阳离子交换容量大，易导致粘土水化膨胀和分散。3、粘土颗粒的基本联结方式？钻井液中常见的网架结构类型？端-端、端-面、面-面。4、简述粘土颗粒带电的原因（1）晶格取代。（2）颗粒表面羟基的解离。（3）吸附离子。5、粘土矿物的水化膨胀种类和机理（1）表面水化（2）渗透水化6、写出宾汉模型的数学表达式并解释有关流变参数的意义。7、简述塑性粘度和动切力的具体调整方法（包括降低和升高两种情况）τ=τ0+ηpγ式中：τ0：动切力或屈服值，Paηp：塑性粘度，Pa.S使塑性粘度增大：加预水化般土，加增粘剂；降低：使用固控设备，使用化学絮凝剂，加水稀释。使动切力增大：加预水化般土，加高分子聚合物，加适量的电解质；降低：加降粘剂，加水稀释，消除引起τ0升高的电解质。8、为什么要求钻井液具有较好的剪切稀释性？环形空间：γ低，ηa大，有利于携带钻屑钻头水眼：γ大，ηa小，有利于水力破岩9、简述钻井液流变性与钻井的关系。（1）携带岩屑，保证井底和井眼的清洁；（2）悬浮岩屑与重晶石；（3）影响钻井速度（4）影响井下安全10、钻井对钻井液滤失造壁性的基本要求(1)滤失量适中一般地层易塌地层VAPI≤10mlVHTHP≤20mlVAPI≤5mlVHTHP≤15ml(2）泥饼薄、致密、韧性好、摩阻小11、NaOH和Na2CO3分别在钻井液中的主要作用•纯碱（Na2CO3)（1）配浆时使用：Ca-粘土+Na2CO3＝Na-粘土+CaCO3（2）钻水泥塞时使用Na2CO3+Ca2+=CaCO3+2Na+烧碱（NaOH）：提高钻井液碱性12、简述产生选择性絮凝的原因部分水解聚丙烯酰胺带负电，膨润土表面电荷密度大，与部分水解聚丙烯酰胺分子间斥力大，吸附弱；地层岩屑表面电荷密度小，对部分水解聚丙烯酰胺吸附强。13、简述降粘剂及其作用机理（1）常用降粘剂有天然及改性产品如单宁类、木质素类和合成产品如烯类单体聚合物等。其分子中都含有吸附基团和水化基团，且两者有一定的比例。（2）作用机理：a：增加粘土颗粒的电动电位，增加颗粒间静电斥力，削弱和拆散粘土颗粒间形成的网架结构；b：增加粘土颗粒水化膜厚度，增加颗粒间弹性斥力；c：与大分子竞争吸附，拆散粘土与大分子形成的网架结构。14、简述CMC的降滤失作用机理•（1）护胶作用；•（2）物理封堵作用；•（3）增加液相粘度的作用。15、简述铁铬盐的作用机理铁铬盐吸附在粘土颗粒上，使粘土颗粒电动电位升高，颗粒间斥力增大，拆散粘土颗粒之间的结构，从而使钻井液粘、切降低。16、分析粘土在水基钻井液中的作用（1）提供细颗粒，形成泥饼，降低滤失量；（2）增加钻井液粘度与切力，悬浮和携带固相；（3）与处理剂结合，发挥处理剂功用。17、钻井液保持弱碱性的主要原因（1）粘土具有适当的分散度，便于控制和调整钻井液性能（2）可以使有机处理剂充分发挥其效能（3）对钻具腐蚀性低（4）可抑制体系中钙、镁盐的溶解18、分析水基钻井液遇盐侵后的现象及原因（1）现象：盐侵早期，钻井液粘、切上升，滤失量变化不大；随着盐侵的继续，钻井液粘、切急剧下降，滤失量急剧上升。（2）原因：盐侵早期，进入钻井液的盐量较少，钠离子压缩粘土颗粒的双电层，粘土颗粒之间斥力降低，结构增强；盐侵继续，进入钻井液的盐增多，粘土颗粒双电层被进一步压缩，小颗粒聚结成大颗粒。第四部分计算题1、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把200m3钻井液由密度ρ1=1.15g/cm3加重到ρ2=2.0g/cm3。试求：⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？⑵若最终体积为200m3，需加入重晶石多少吨？加重前后体积关系式：VVV12加重前后质量关系式：mVV11222112VV)(12VVm2、使用范氏六速粘度计，测得某钻井液600rpm和300rpm时的读数分别为：Ф600=35，Ф300=25，且已知该钻井液为塑性流体。⑴计算该钻井液的流变参数及表观粘度；⑵计算流速梯度为650S-1时钻井液的表观粘度。3006000)(511.0300pp60036006006002110211022511.01022aηa｜γ=650s-1=τ650/γ=(τ0+650μp)/650